汽车复合材料的回收-热解过程及其优点

每年有1400万辆机动车辆在欧盟报废，代表巨大的废物问题。百分之七十五的现代汽车由黑色金属和有色金属组成，可容易地回收回金属行业。然而，剩余的25％由塑料，橡胶和其他部件组成，目前在垃圾填埋场处置。复杂这个问题是汽车行业的愿望使用新的，较轻的材料，特别是塑料复合材料，以减轻重量等提高燃料效率。亚博网站下载不幸的是，由于增强纤维，复合塑料材料通常被认为是不可判断的。亚博网站下载

汽车零部件回收利用通过热解

利兹大学在废物热解方面的专业知识现在正在应用于复合塑料废物的问题。该大学和英国工业界的合作伙伴进行了为期两年的研究项目，确定了从复合塑料废料中回收玻璃纤维的工艺，并生产出适合用作液体燃料或用于生产新塑料的化学原料的油/蜡产品。

有多少现代汽车是由复合材料组成的

通过复合塑料更换传统的金属部件，如保险杠，在挡板元件下，车身板和外部装饰下的普通汽车的重量显着降低了普通汽车的重量。通常，制造10％的车辆重量（wt％）向上塑料和塑料复合材料，对一些轻型车辆可能是这样向上20 wt %。由于复合材料具有强度、耐久性、耐腐蚀以及重量轻等优点，其应用越来越广泛。

亚博网站下载汽车复合材料中的材料

复合材料由许多不同的部件组成，包括玻璃纤维增​​强，填料和热固性或热塑性聚合物，其是基质或连续相。常用的塑料聚合物组分包括热固性聚酯，酚醛树脂，环氧树脂，聚丙烯和乙烯基酯树脂。它是嵌入在基质中的组分的混合物，使复合材料难以回收，并且将这种高百分比被送到垃圾填埋场的原因。因此，需要识别新颖的过程路线，以实现复合材料的回收，特别是欧洲联盟寿命车辆（ELV）指令（2000）的终端，这要求欧盟的成员国重用和恢复85亚博网站下载到2015年，2006年平均普通车辆重量的百分比增加到95重量％。

什么是热解，它的优势是什么？

利兹大学的研究小组已经对热解在废物处理中的应用进行了超过15年的研究，主要是通过英国工程和物理科学研究委员会(EPSRC)的研究资助。亚博老虎机网登录热解是废物聚合物组分在不存在氧气中的热劣化。聚合物破裂以产生油/蜡的气体和炭产物，留下固体折叠残余物。热解具有可能使用来自该过程的所有产品的优点。

流程设计的目的是什么?

到目前为止，该小组的工作包括与工业伙伴合作，调查废旧轮胎、塑料废物和城市固体废物的热解。在这个最新的项目中，研究集中在开发一种分离和清洁复合材料组件中的玻璃纤维的过程，并研究其在新产品中的应用。

产品叶用于热解的各种聚合物基质复合材料的LDS

术语复合材料涵盖了广泛的混合组分和热解将因此，生产一系列的产品。表1显示了一系列复合材料在500°C热解的产品收率。亚博网站下载热解将从原始塑料中提取的产生蜡、石油和天然气的聚合物链解聚(这些气体的能量含量足以提供裂解工艺装置所需的能量)。所产生的气体成分同样依赖于复合材料中使用的原始塑料。对于含氧塑料，如聚酯和酚醛树脂，主要气体是二氧化碳和一氧化碳。对于其他塑料来说，甲烷和乙烷等较高浓度的氢和碳氢化合物是主要成分。蜡和油在热解过程中以气体的形式释放出来，但在下游冷凝。油和蜡有很高的热值，可以燃烧来提供能量。或者，它们可以被用作有价值的化学品的来源。热解后的固体残渣是一种含有玻璃纤维和填料以及塑料降解产生的少量炭炭的脆性固体。

表1。产量从WT％的各种复合废物的热解。

由Pera Technology领导的研究伙伴关系，包括来自英国塑料联合会、汽车制造商和贸易商协会、Filon Products、Cray Valley、OSS Group、Reichold和Shanks Waste Solutions的工业伙伴，决定将玻璃纤维增强苯乙烯-聚酯共聚物复合材料作为一种典型的高用途材料。

热解反应生产的油和蜡的性质和用途

热解将40%的复合塑料废料转化为石油，其燃料特性类似于石油衍生的粗柴油。此外，该油含有25%的苯乙烯，用于生产苯乙烯-聚酯共聚物。在生产石油的同时，塑料被热降解为一种由95%以上的邻苯二甲酸酐组成的蜡，用于合成材料的生产。使用石油和蜡作为化学原料生产新型塑料材料比使用它们作为替代品有更大的价值亚博网站下载

热解过程的低温效益

玻璃纤维是复合塑料废料的主要有价值成分之一。玻璃纤维回收的问题是使用不降低纤维强度的工艺条件，而关键参数是温度。在800°C以上，纤维变得非常脆弱，并很快失去强度。热解具有低于500°C的低工艺温度的优势，保留了原始玻璃纤维的强度和柔韧性。

分离玻璃纤维

从填料中分离的玻璃纤维是通过鼓式梳棉机实现的，它轻轻地从易碎的炭和填料基体中分离纤维。这些纤维可以作为炭涂层纤维用于生产新的复合塑料材料。亚博网站下载或者，黑化的玻璃纤维可以使用低温炉氧化来清洁，燃烧掉焦炭以产生清洁的纤维。

回收利用可回收的玻璃纤维

回收的玻璃纤维经过清洁和炭涂层，由工业合作伙伴制成一种新复合材料的测试样品。将含有25%的回收玻璃纤维和75%的原生玻璃纤维的测试样品与含有100%原生玻璃纤维的受控样品进行比较。结果表明，高达25%的再生纤维可以成功地加入到新的复合材料中，同时仍然满足制造商的规格。

总结

总的来说，将热解作为一种复杂的废液合成塑料废料的工艺路线的应用显示出了潜力。下一步将涉及扩大该过程的试点工厂规模，该伙伴关系正在调查进一步的融资机会。图1为拟热解回收流程示意图。一个具有成本效益的回收过程是迈向可持续制造的关键一步。这对汽车行业来说尤其重要，因为它准备满足欧洲寿命终止车辆指令的要求。此外，对于塑料制造商来说，该工艺在克服复合材料的耐抗力方面可能会产生重大影响，从而应用于越来越多的先进、轻质组件。

主要作者:P. Williams教授

资料来源：材料世亚博网站下载界，第11卷.7，第7页，2003年7月24日至26日。

有关此来源的更多信息，请访问材料研究所，矿物质和采矿亚博网站下载．